机器视觉中评价光源质量的指标-专业自动化论坛-中国工控网论坛

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发表于：2018-04-12 15:06:13

楼主

光源是机器视觉系统中重要的组件之一，一个合适的光源是机器视觉系统正常运行的必备条件。因此，机器视觉系统光源的选择是非常重要的。使用光源的目的是将被测物体与背景尽量明显分别，获得高品质、高对比度的图像。
光源是机器视觉获取图像的基础，通过对光源的改进与设计可以高效的提取出所需目标信息，极大地提高图像处理和识别的效率，提高系统测量精度和可靠性；反之，光源的错误使用则会造成图像处理复杂度提高，系统效率低下。
一般的机器视觉检测系统包括照明系统、图像传感器、图像采集卡以及图像处理系统。近些年随着高分辨率、高集成度图像传感器产业的成熟，低价格获取高质量标准化的图像传感器成为容易之事，加上计算机科学技术，信息处理设备的微型化、便携化，通过直接的“拍照”快速获取信息的方式正逐渐深入到各行各业，尤其是批量作业、危险工作环境。
机器视觉中评价光源质量的指标有光通量、照度、亮度、色温、显色性、寿命等。
其中，照度、亮度都是衡量光源强度的指标，是两个既关联又不同的物理量。
亮度：指的是人在看光源时，眼睛感觉到的光亮度，更侧重的是人的感受程度。我们常说一个地方很亮而不会说很“照”，就是人的感受，指的就是这个地方的物品被照射后，反射到我们眼中的光线相对多。指定方向上光源光通量的多少是决定性因素，指定方向上光源的光通量多，亮度就高。
照度：指的是光源照射到样品上，单位被照射面积上的光通量，指的是有多少能量发射到被照的物品表面。单位被照射面积上的光通量多，照度就高。两者的关联是影响光源亮度及照度高低的物理量是共同的，即：光通量。
不同点是：影响光源亮度的光通量，是光源表面指定方向辐射出来的光通量的多少；影响光源照度的光通量，是光源辐射到样品上的光通量的多少。两者表述不同，受外界影响因素也不同。同一只光源，指定方向上光源表面辐射出来的光通量、与光源辐射到样品上的光通量是不相等的。
特别说明：光源的亮度视觉感，有时受色温影响较大。在光通量相同的光源中，色温高的光源会产生亮度高的错误的视觉感。这种“高亮度”光源，光效并不一定比其它光源高，只是一种刺眼的“虚假亮”。
亮度指进入人眼中被感受到的光线强度，照度是指被照射面得到的光的数量，从机器视觉应用的照明方式来分析，背光源照明方式是相机接收到的背光源直接射入镜头的光线，如下图

机器视觉光源

此时的相机相当于人眼，接收到的是直接入射到相机的光强，与亮度表达的概念相符，因此经理论分析亮度是评价此种光源的最佳指标。而其他照明光源例如环光，相机接收到的是照射到被测样品后的反射光。
相机接收到的是照射到样品上反射的光，与照度表达的概念相符，因此照度是评价除背光外其他光源是最佳的指标。
机器视觉有三大技术即采像技术，处理技术，运动控制技术，而采像技术离不开光源，光源的选择及其性能直接影响系统的成败，影响处理精度和速度。
光源一般分为可见光源和不可见光源。可见光源主要分为三种，高频荧光灯、卤素灯和LED光源；不可见光源主要为近红外光、紫外光、X射线等。
LED光源是目前运用最多的机器视觉光源，它具有效率高、寿命长、防潮防震、节能环保等特点，相对高频荧光灯和卤素灯，具有更高的性价比。不可见光源主要用来应对一些特定的需求，如管道焊接工艺的检测，由不可见光的可穿透性，可达到检测点。